SE469320B - Foerfarande foer belaeggning av moensterkort med en lackbelaeggning, speciellt en loedmask - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 469 520* 2 täta mönster och att lack kommer ned i komponenthålen. En annan olägenhet är att det endast går att pàlägga lack på en sida i taget och att mönsterkorten måste ligga helt plant, tills lacken har stelnat.

En utförlig redogörelse över teknikens ståndpunkt 1988 har utgivits av Lackwerke Peters GmbH + Co KG med diplomingen- jör Werner Peters såsom författare. Redogörelsen utkom i oktober 1988 och har titeln "Fotosensitive Lötstopplacke und ihre Applikationsverfahren in der Leiterplattentechnik - Érends, Probleme und Problemlösungen -"_ Av denna redogörelse framgår att påföring av lack med hjälp av valsar ger få för- delar men många olägenheter. I sammanfattningen nämnes att valspåföring endast medtagits för ordningens skull, men att den icke har stor betydelse.

Det har nu enligt föreliggande uppfinning visat sig, att man på ett enkelt och ekonomiskt sätt kan anbringa en lackbe- läggning, företrädesvis en lödmask, på ett mönsterkort, genom att mönsterkortet bringas att passera genom ett valsnyp i en valspress för enkel- eller dubbelsidig beläggning, att lacken därvid kontinuerligt pumpas upp på påföringsvalsen i ett rik- ligt flöde, t ex genom ett perforerat rör, varvid lacken tillföres vid en temperatur av minst ET och en viskositet av minst 300 mPa.s, och att lackfilmens tjocklek på respektive páföringsvals inställes pá ett i och för sig känt sätt pà 5-100 pm. Lackfilmens tjocklek kan exempelvis inställas av en anpressvals eller avskrapare (schaber).

En lämplig tjocklek hos lackfilmen på påföringsvalsen är företrädesvis minst 20 eller 30 pm, t ex 40 pm och högst 80 eller 90 pm, t ex 70 pm. Temperaturen vid påföringen är lämpli- gen högst 120%, men är företrädesvis lägst 15 eller 26% och högst 80 eller 109. Det år framför allt lämpligt att arbeta vid rumstemperatur, t ex 18-24PC. Viskositeten bör icke över- skrida 5000 mPa.s och helst icke 4000 mPa.s. En lämplig visko- sitet ligger i intervallet 1000-3000 mPa.s.

Viskositeten är sålunda den helt avgörande parametern.

Viskositeten är dock temperaturberoende, men det är naturligt- vis viskositeten under påföringen som är utslagsgivande. De bästa resultaten uppnås dock med en lack, som är "kort". 10 15 20 25 30 35 ¿ 1 469 320 Lacken skall med andra ord icke bilda trådar. Denna egenskap hos läcker är känd, men någon mätmetod (màttenhet) synes icke ha framkommit eller fastställts. Någon vanligen använd lack kan användas. Lämpliga lacker är exempelvis sådana som är försätta med lösningsmedel. Man kan sàlunda använda en s k tvåkomponentlack vilken innefattar monomer och polymer.

En maskin för dubbelsidig lackering kan exempelvis inne- fatta två undervalsar och två övervalsar anordnade vertikalt över varandra. Valsarnas axlar är horisontellt anbringade och avstánden mellan valsarna i varje valspar bestämmer tjockleken på lacken, som skall anbringas på plattan (panelen). Vals- nypets storlek bestämmes av plattans materialtjocklek.

Vid drift pumpas lack kontinuerligt upp på pàförings- valsarna genom ett perforerat rör för det övre och ett för det undre valsparet. Lackflödet måste vara rikligt, dvs lacken skall tillföras i överskott. Överskottet kan vara så mycket som 100% och mer. Ett lämpligt överskott har visat sig vara 50-80%; överskottsmängden bör dock vara minst 20%. Lacken rin- ner längs valsarna och fördelas jämnt. Vid slutet av valsarna rinner överskottet lack ned i en behållare och pumpas konti- nuerligt åter upp pà valsarna, lämpligen sedan lacken bringats till samma tillstånd som vid tillförseln, dvs exempelvis genom tillsats av lösningsmedel eller tillsats av monomer för åter- ställande av förhållandet monomer till polymer, kylning eller värmning eller liknande.

Sedan plattorna passerat genom valsnypet, kan de an- bringas i en ställning. Redan vid denna första genomgång pres- sas lacken ned mellan ledarna. Lacken har så stor viskositet, att den icke rinner, även om plattorna ställes på högkant. För anbringande av ett tillräckligt tjockt lackskikt kan det vara nödvändigt att plattan pàföres lack ännu en gång, t ex efter 4 minuter.

Det är även möjligt att làta plattan automatiskt passera ytterligare en lackmaskin, dvs plattorna matas automatiskt in i en första lackmaskin, passerar över ett transportband, t ex ett s k "igelkottsband" och matas därefter automatiskt in i en andra lackmaskin, varifrån de utkommer färdiga för sluthärd- ning (bränning). 469 320* 4 10 15 20 25 30 35 Föreliggande uppfinning medför ett stort antal fördelar, nämligen mycket jämnt lackskikt, icke någon lack i monterings- hål, dubbelsidig lackering möjlig, hög produktionshastighet, vid kontinuerlig filtrering ansamlas icke någon förorening i lacken, tjockt lackskikt även över enstaka ledare, icke någon luft mellan tätt liggande ledare, icke någon uppsättningskost- nad vid lackering av olika plattor (mönsterkort), icke något materialspill.

Enligt föreliggande uppfinning är det sålunda möjligt att samtidigt belägga båda sidorna av en platta. Genom screen- tryck eller ridålackering har man redan förut genom enkelsidig beläggning, som först utförts på ena sidan och därefter på andra sidan, kunnat dubbelsidigt belägga en platta. Härvid har man dock erhållit olika ljuskänslighet och framkallningstider på plattans två sidor, eftersom lackens ljuskänslighet och härdning vid belysning är beroende av den tid som lacken varit torr på plattan. Torr lack härdar hela tiden vid rumstempera- tur och desto mera ju högre torktemperaturen är. Dessa svårig- heter har nu helt undanröjts. Det må nämnas att beläggnings- maskiner genom screentryck är kända för dubbelsidig tryckning och även för elektrostatisk sprutning; dessa maskiner fungerar dock ännu ej tillfredsställande.

Genom föreliggande uppfinning undanröjes även den olägenheten att den sida, som under enkelbelägggning icke påföres lack, oxideras (såsom framför allt är fallet vid koppar) eller på annat sätt förorenas så, att den måste rengöras om en platta skall beläggas dubbelsidigt. Denna rengöring är svår att utföra utan att ogynnsamt påverka den redan på andra sidan anbringade lacken. Denna rengöring är normalt nödvändig, även om plattans båda sidor från början är noggrant rengjorda.

Det normala valslackningsförfarandet, vid vilket plattor lackeras genom att lacken påföres över en vals som löper i ett tråg med lack eller vid vilket lacken påföres valsarna genom att en bestämd mängd lack påföres matarvalsen, ger icke säker lackering. Det har nu visat sig att detta sannolikt beror på att tillräckligt lackflöde icke åstadkommas. Genom att lacken kontinuerligt pumpas upp på påföringsvalsen enligt en ut- föringsform av föreliggande uppfinning, är det möjligt att f-x, 10 15 20 25 30 35 40 f ' 469 320 hela tiden åstadkomma överskott av lack med tillräckligt tjock konsistens på påföringsvalsen, så att tillräckligt tjock be- läggning erhålles.

Det må även nämnas att enligt föreliggande uppfinning belagda plattor kan hanteras stående på högkant omedelbart efter beläggningen på grund av lackens viskositet; detta har icke varit möjligt med ridålackerade kort. Det må även nämnas, att hålen i en platta icke sättes igen, eftersom lacken påläg- ges med en tjocklek av 5-100 um. Lacken blir liggande på hålets kant, blir mycket säker. Det kvarstår icke några lackrester, vilket gör att framkallningen efter exponeringen vilka hindrar lödningen av hålen.

Genom samtidig lackering av båda sidorna undviker man under den påföljande lackeringen av andra sidan att under härdningen skada den i detta torkstadium mycket känsliga första sidan. Den lämpligaste utföringsformen av föreliggande uppfinning är därför vid dubbelsidig beläggning.

Uppfinningen beskrives närmare i följande exempel.

Exempel 1 Ett mönsterkort med etsat ledningsmönster och borrade, genompläterade hål lackerades dubbelsidigt vid 24°C med en fotokänslig lack, genom att mönsterkortet bringades att passe- ra mellan två gummivalsar med diametern 70 mm och med hårdhe- ten 600 IRH. På valsarna påfördes kontinuerligt lack med hjälp av två matarvalsar. Lackskiktets tjocklek på valsarna var ca 30 um och lacken hade en viskositet av 2000 1100 mPa-s. Alla valsarna drevs med samma ythastighet, ca 15 m/min. Viskosite- ten mättes med en Brookfield-viskosimeter LVT, spindel 3.

Medan lacken fortfarande är våt, bringas kortet ännu en gång att passera genom'valsnypet och ställes därefter i ställ- ningar för torkning. Lacken har nu en tjocklek av 2-10 um över stora mönsterytor. Om tjockare lackskikt är önskvärt, bringas kortet att lufttorka i ca 5 minuter och därefter att ånyo pas- sera mellan valsar, såsom beskrivits. Härvid uppnår man en lacktjocklek över enstaka ledare av ungefär 15 um.

Kortet sluttorkades i en ugn med god luftväxling (i 15 minuter vid 80°C), varvid det blev tillräckligt torrt för be- lysning i en vakuumram, utan att det klibbade mot filmen. 469 52Û* s _ 10 15 20 25 30 35 Exempel 2 Ett mönsterkort, som har lödpunkter för fastlödning av komponenter med ytmontering, har dessa lödpunkter kopplade till varandra genom ledningsmönstret, som i detta fall är anordnat pà bada sidor om mönsterkortet. Kopplingen från den ena sidan till den andra sker genom smà, genompläterade hal, genomföringshàl, som endast har till uppgift att leda ström.

Da kortet under den följande monteringen skall fasthàl- las med sugkoppar är det lämpligt (ofta nödvändigt) att täcka genomföringshàlen. Detta kan även vara fallet om en komponent skall monteras över ett sådant genomföringshàl och maste iso- leras från detta eller även då mönsterkortet under testning skall fasthállas med sugkoppar.

Mönsterkortet lackerades nu dubbelsidigt vid 27°C i sam- ma anordning och med samma lack som i exempel 1. Lackskiktets tjocklek pà valsarna var dock ca 90 uM och lacken hade en vis- kositet av 1850 i 180 mPa.s. Alla valsarna drevs med samma ythastighet, ca 15 m/min. Viskositeten mättes med en Brookfield-viskosimeter LVT, spindel 3.

Dä nu lackskiktet pà pàföringsvalsarna var sà tjockt som möjligt och valsnypet minskats så mycket att lacken ansamlades före valsnypet (bildade en “kudde"), pressades lacken in i hälen och fyllde dem. Lacken fick nu yttorka, varefter möns- terkortet ännu en gang bringades att passera beläggningsanord- ningen för avsättning av lack på ledningsmönstret enligt före- gående exempel.

Kortet får därefter torka. När kortet nu belyses, bely- ser man de hàl, som skall vara igensatta, och täcker över de som skall vara öppna. Vid framkallningen upplöses lacken då i de obelysta hålen, medan de andra förblir igensatta.

För att täcka dessa genomgående häl i mönsterkort har man förut ofta använt en “torrfilm“, en ljuskänslig, självhäf- tande folie, som lägges över mönstret och härdas genom belys- ning. Torrfilmen bildar då ett lock över hälen. Detta är ett dyrbart och känsligt förfarande. Torrfilmen spricker vidare lätt under montering och lödning pà grund av undertrycket, som uppstår vid sugkoppar. f) 10 15 ¿ _ 469 320 Man har även använt en flytande, ljuskänslig lack för att täcka de genomgående hälen. Sådana kort framställes genom silkscreenmetoden, vid vilken man överdrar mönsterkortet flera tills hälen är fyllda. Detta är en osäker gånger med lack, process, ty lacken passerar genom hålen och korten fastnar lätt pá underlaget, varvid lacken utdrages ur hälen, när man lyfter kortet från underlaget. Korten torkas och hålen bely- ses, varvid lacken härdas i hälen. Detta medför att korten har lackrester på båda sidor och måste rengöras, innan lacken för lödmasken anbringas. Först nu är det därför möjligt att trycka den ljuskänsliga lödmasklacken och belysa och framkalla den.

Genom föreliggande förfarande har det sålunda blivit möjligt att på ett betydligt enklare och billigare samt snab- bare sätt igensätta genomföringshàl, så att mönsterkort under montering eller testning kan fasthállas med sugkoppar eller även för att isolera hålen från komponenter, som monteras över dem. Det är naturligtvis möjligt att lika enkelt sätta igen hålen även på ett mönsterkort med ledningsmönster endast pà ena sidan, analogt med vad som beskrivits i detta exempel för ett dubbelsidigt mönsterkort.

Claims (3)

10 SIB g...° 469 520. PATENTKRAV

1. Sätt vid beläggning av mönsterkort med en lackbe- läggning, speciellt en lödmask, som företrädesvis utgöres av en ljuskänslig, t.ex. fotopolymeriserbar lack, k ä n n e- t e c k n a t därav, att mönsterkortet bringas att passera genom ett valsnyp i en valspress för enkel- eller dubbelsidig beläggning, att lacken därvid kontinuerligt pumpas upp på päföringsvalsen i ett rikligt flöde, t.ex. genom ett perforerat rör, varvid lacken tillföres vid en temperatur av minst ÉC och en viskositet av minst 300 mPa.s, och att lackfilmens tjocklek pä respektive pàföringsvals inställes pà ett i och för sig känt sätt på 5-100 um.

2. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att viskositeten är högst 5000 mPa.s.

3. Sätt enligt patentkravet 1 eller patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att viskositeten ligger i intervallet 1000-4000 mPa.s.